Von Daten zu Taten:

Wie digitale Technologien zu einer nachhaltigen Zukunft beitragen

Digitale Technologien helfen, die Wirtschaft und Gesellschaft nachhaltiger zu gestalten – eine Entwicklung, die sich durch Fortschritte in Bereichen wie KI, Robotik und Quantencomputing noch beschleunigen wird. Ein Blick in die Zukunft.

Nachhaltigkeit ist für die Wirtschaft ein heißes Thema – nicht zuletzt, weil nachhaltiger in den meisten Fällen auch wirtschaftlicher ist. Wer Energie spart, Ressourcen effizient einsetzt und bestehende Produkte, Komponenten und Materialien wiederverwendet, statt sie zu entsorgen, kann seine Kosten deutlich senken. Allein der Blick auf diese Aspekte von Nachhaltigkeit reicht allerdings nicht, denn ebenso sind faire Lebens- und Arbeitsbedingungen ein wichtiger Bestandteil einer nachhaltigen Wirtschaft und Gesellschaft. Nicht umsonst müssen Unternehmen in ihren Nachhaltigkeitsberichten – den sogenannten ESG-Reportings – neben Umwelt- auch Sozialfragen beantworten und sind die 17 Ziele der UN für eine nachhaltige Entwicklung sehr weit gefasst. An den vordersten Stellen stehen dort die Bekämpfung von Armut und Hunger, eine gute Gesundheitsversorgung und Bildung.

Diese breitere Betrachtungsweise ist sinnvoll, da die Themen eng verknüpft sind und sich gegenseitig beeinflussen. So können etwa durch die Klimakrise bedingte Extremwetterereignisse und Umweltveränderungen die Lebensgrundlage von Menschen zerstören und Migrationsbewegungen befördern – was dann möglicherweise die Ressourcen in anderen Regionen an ihre Belastungsgrenze bringt. Mit Klima- und Umweltschutz lassen sich solche Fluchtursachen zumindest auf lange Sicht abschwächen, doch darüber hinaus sind auch Bildung, Gesundheitsversorgung und faire Arbeitsbedingungen wichtig, um lokale Gemeinschaften zu stärken und eine zunehmende Abwanderung der Bevölkerung zu verhindern. Überhaupt ist Bildung ein Schlüssel für mehr Nachhaltigkeit, weil sie eine wirtschaftliche Teilhabe überhaupt erst ermöglicht und eine Grundlage für verantwortungsvolle Entscheidungen zur Gestaltung einer nachhaltigen Zukunft bietet.

Der Zeitgeist als Bremse

Viele Entscheidungen, die Nachhaltigkeit betreffen, sind allerdings mit ungeliebten Veränderungen und Einschnitten im Heute verbunden, während sich die Resultate erst in der Zukunft zeigen – unter Umständen erst in den nächsten Generationen. Solche Entscheidungen fallen Gesellschaften daher schwer, und im aktuellen weltpolitischen Klima haben sie oft auch keine Priorität mehr. Der unter dem Schlagwort „Tech for Good“ stehende Einsatz von digitalen Technologien zur Lösung sozialer und ökologischer Probleme tritt vielerorts wieder in den Hintergrund – Nachhaltigkeit wird vornehmlich aus der Kostenperspektive betrachtet. Doch selbst wenn die Nachhaltigkeitsbemühungen monetär motiviert sind, so haben sie in der Regel dennoch positive Effekte für die Umwelt und Gesellschaft.

Ein enormes Potenzial steckt dabei vor allem in KI. Intelligente Systeme, die Sensordaten auswerten, können den Einsatz von Ressourcen wie Energie und Wasser etwa in der Industrie oder in der Landwirtschaft optimieren. Sie helfen, Lecks in Leitungen und Tanks zu erkennen und damit Umweltschäden zu vermeiden oder Düngemittel sparsam und zielgerichtet einzusetzen, um die Umwelt zu schonen. Besonders wichtig wird KI in den nächsten Jahren zudem bei der Transformation von Städten zu Smart Cities, denn Städte verbrauchen bis zu 80 Prozent der erzeugten Energie und zeichnen für bis zu 70 Prozent der Treibhausgase verantwortlich.

Smarte Städte und Stromnetze

Intelligente Systeme können beispielsweise die Verkehrsströme in der Stadt überwachen und steuern, um Staus zu vermeiden oder Autofahrer ohne Umwege zu freien Parkplätzen zu lotsen. Das spart Kraftstoffe und verringert die Schadstoffbelastung der Luft – wird aber erst so richtig effektiv, wenn sich das Verkehrsaufkommen durch Shared Mobility insgesamt verringert und autonome Fahrzeuge für einen noch reibungsloseren Verkehrsfluss sorgen. Bei beiden Konzepten ist KI die entscheidende Komponente, weil sie die Umgebungserkennung übernimmt und die Nachfrage nach Fahrzeugen genau prognostizieren und deren Fahrtwege optimieren kann.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten für KI in der Smart City sind die Überwachung von Abfallbehältern, die erst dann geleert werden, wenn sie wirklich voll sind, und eine intelligente Straßenbeleuchtung, die die Helligkeit von Lampen herunterregelt, wenn niemand in der Nähe ist. Das alles steht und fällt jedoch mit dem breiten Einsatz von Sensoren, die detaillierte Daten aus allen Bereichen der Stadt liefern. Langfristig sollten diese in einen Digitalen Zwilling einfließen, in dem sich beliebige Ereignisse simulieren lassen – etwa, um Abläufe in der Smart City zu verbessern oder stadtplanerische Projekte vorab durchzuspielen, sodass ihre Auswirkungen und Risiken frühzeitig bewertet werden können.

Neben Städten müssen auch die Energienetze intelligenter werden, weil die Stromproduktion aus Sonne und Winde sehr dezentral erfolgt und größeren Schwankungen unterliegt. Zudem verschwimmen mit privaten Solaranlagen die Grenzen zwischen Verbrauchern und Erzeugern, und neue Abnehmer wie Elektroautos, Batteriespeicher und Wärmepumpen können die Nachfrage zu bestimmten Tages- oder Jahreszeiten deutlich erhöhen. Smart Grids passen die Produktion und Verteilung des Stroms daher dynamisch an, sodass es nicht zu Versorgungsengpässen oder Netzüberlastungen kommt. Dabei beziehen sie Wetterprognosen in ihre Analysen ein, um einzelne Erzeuger vorausschauend zu- oder abzuschalten. Auf diese Weise kann die Stromproduktion aus fossilen Energieträgern verringert und das teure Redispatching – das Eingreifen in die von Kraftwerksbetreibern geplante Produktion – reduziert werden.

Quantencomputing als KI-Turbo

Eine essentielle Rolle spielt KI überdies bei der Routenoptimierung in der Logistik, wo die Energiekosten ebenso wie der CO2- und Schadstoffausstoß der Fahrzeuge verringert werden kann. In der Materialforschung wiederum beschleunigt KI die Entwicklung neuer Materialien, unter anderem durch die Generierung neuartiger Strukturen, die Vorhersage bestimmter Materialeigenschaften und effiziente Simulationen. Das erleichtert beispielsweise die Verbesserung von Batterietechnologien und die Schaffung neuer Baustoffe – schließlich ist gerade die Herstellung von Zement und Beton sehr klimaschädlich und produziert viel CO2. Allein die Herstellung von Zement ist für 8% des weltweiten CO2 Ausstoß verantwortlich. Alternative Baustoffe werden daher dringend benötigt.

Für solche Optimierungs- und Simulationsaufgaben ist KI prädestiniert und dürfte in den nächsten Jahren noch mal einen gewaltigen Schub erhalten, wenn Quantencomputing wirklich marktreif wird. Statt mit klassischen Bits, die nur den Zustand null und eins kennen, arbeitet Quantencomputing mit Quantenbits, den sogenannten Qubits. Diese können beliebige Zustände annehmen, sodass eine Gruppe von Qubits viele Bitfolgen gleichzeitig darstellen und Berechnungen mit diesen parallel durchführen kann. Damit steigt die Leistung im Vergleich zu heutigen Computern exponentiell, wobei Quantencomputer ihre Stärken vor allem in Bereichen haben, in denen die Zahl der möglichen Lösungen durch viele Variablen schnell zunimmt – hier stellen sie sogar moderne Supercomputer in den Schatten.

Der Blick von oben

Neben klassischen Sensoren werden künftig verstärkt Satelliten neues Daten- und Bildmaterial liefern, das KI auswerten kann – etwa, um Waldbrände frühzeitig zu erkennen, den Zustand der Vegetation zu überwachen oder Wettertrends zu beobachten und zu prognostizieren. Nicht nur staatliche Stellen entwickeln entsprechende Satelliten und Anwendungen, sondern immer mehr Unternehmen – sei es einzeln oder in Kooperationen. Damit verfolgen sie zwar wirtschaftliche Interessen, tragen aber auch zu Fortschritten bei, die der Gesellschaft zugutekommen, zum Beispiel durch eine bessere Stadtplanung, die effizientere Instandhaltung von Infrastruktur oder ein besseres Umweltmanagement.

Während KI bereits zur Automatisierung und mehr Nachhaltigkeit in vielen Bereichen beiträgt, sind einige körperliche Tätigkeiten bislang noch Menschen vorbehalten, doch diese könnten in einigen Jahren ebenfalls von humanoiden Robotern übernommen werden. Robotermodelle wie Tesla Optimus und Figure Helix vereinen visuelle Wahrnehmung, Bewegungssteuerung und Sprachverarbeitung schon auf einem beeindruckenden Niveau und sind nicht auf spezifische Aufgaben beschränkt – in der Automobilindustrie wird ihr Einsatz seit dem vergangenen Jahr erprobt. Mittelfristig könnten die Roboter sicher auch Strände säubern, Müll sortieren oder Unkraut jäten, sodass die Landwirtschaft auf schädliche Herbizide verzichten kann.

Je mehr Aufgaben jedoch Roboter übernehmen, desto mehr müssen sich Menschen nach neuen Tätigkeiten umschauen. Aber auch hier kann KI helfen und Wissen leichter zugänglich machen, Weiterbildungsprogramme exakt auf persönliche Interessen zuschneiden und als Trainingspartner oder Mentor agieren. Wie eingangs festgestellt, ist Nachhaltigkeit weitaus mehr als der Blick auf die Umwelt, da Themen wie Umwelt- und Klimaschutz eng mit sozialer Gerechtigkeit, Ernährung, Bildung und vielem mehr zusammenhängen. Ihnen allen gemein ist, dass digitale Technologien positive Veränderungen bewirken können – man muss das allerdings wollen und ihren Einsatz zum Wohle der Menschheit wieder stärker vorantreiben.